ДНК на древния вирус Mushuvirus mushu е почти без промяна въпреки еволюцията от 1300 години

Учени от Факултета по биология на Университета „Адам Мицкевич“ в Познан, Полша, извършват първата реконструкция на геномите на древните бактериофаги (вируси, които атакуват бактерии) от човешките черва, датиращи от последните 5000 години. Във фокуса на вниманието на изследователите попадат няколкостотин бактериофага, всички те важни за функционирането на микробиомите. Сред най-изненадващите открития на екипа е това на вирус във вкаменени човешки изпражнения, останал почти непроменен от 1300 години.

Изследването

За да реконструират генома на древната вариация на вируса бактериофаг Mushuvirus mushu, учените използват фосилна ДНК.

Оказва се, че структурата на ДНК на този вирус, който регулира броя на вид полезни бактерии в чревната микрофлора на човека, е почти непроменена за 1300 години.

Както поясняват палеогенетиците в резюмето на статията по темата, публикувана в научното списание Nature Communications: “Бактериофагите са признати като бързо развиващи се биологични единици. Познанията за древните бактериофаги обаче са ограничени. Тук анализираме набори от данни за ДНК последователности, генерирани преди това от древни палеофекалии и проби от съдържание в човешки черва. Идентифицираме древен фагов геном, който е почти идентичен с днешния Mushuvirus mushu – вирус, който инфектира чревни коменсални бактерии. Моделите на увреждане на ДНК на генома съответстват на древния му произход и въпреки еволюцията от 1300 години геномът на древния Mushuvirus споделя 97,7% нуклеотидна идентичност със съвременния аналог, което показва дългосрочна връзка между профага и неговия гостоприемник.“

Екипът реконструира други 297 генома на фаги от последните 5300 години, сред които и принадлежащи на неизвестни семейства. Стореното от учените демонстрира факта, че е реконструкцията на древни фагови геномни последователности е напълно осъществима, което от своя страна разширява известната виросфера и предлагат разбиране за взаимодействията между фаги и бактерии за период от няколко хилядолетия.

>>>Първият човешки пангеном съдържа геномите на 47 представители на расови и етнически групи

По време на изследователската работа учените се интересуват дали археологическите находки съдържат не само фрагменти от човешка ДНК, но и от геномите на микрофлората на древните хора. Както става ясно от резултатите, такива следи са запазени наистина. Екипът успява да открие фрагменти от генома на вида бактериофаг Mushuvirus mushu в няколко находки.

Реконструират го напълно, а след това сравняват с начина, по който е структурирана ДНК в съвременните щамове на този вирус.

„Най-изненадващо за нас беше откриването на вирус във вкаменени човешки изпражнения, открити в пещера в Мексико, останал почти непроменен от 1300 години. Откритието ни хвърля нова светлина върху сложната еволюционна история на бактериофагите и допринася за по-доброто разбиране на динамиката между вирусите и бактериите“, казва доц. Анджей Жележински, който ръководи научната група. В нея се включват още и учени от университетите „Фридрих Шиле“ в Йена и в Грайфсвалд, Германия.

Изводите

Извършените сравнителни анализи показват, че геномът на древните форми на вируса, фрагменти от които са открити в проби от различни райони в Европа и Новия свят, съвпада с 97,7% с ДНК структурата на съвременните вариации на този бактериофаг.

>>>Завършено е разшифроването на целия човешки геном

Това означава, че структурата на ДНК на вируса не се е променила, независимо от факта, че от погребението на древните носители на този представител на чревната микрофлора са минали 1300 години. Както признава и доц. Жележински, това изненадва учените, тъй като подобна ситуация не е типична за бактериофагите.

Според екипа бавното натрупване на промени в структурата на генома на Mushuvirus mushu се дължи на факта, че вирусът заразява само един вид бактерии в чревната микрофлора – микроба Faecalibacterium prausnitzii, чиято геномна структура също почти не се променя с времето.

Бъдещите изследвания

Палеогенетиците подчертават, че в настоящото проучване те се фокусират върху последователности от добре запазени проби от черва от палеофекалии. В същото време обаче голяма част от наличните в момента данни идват от откритите древни зъби или зъбна плака и точно тези проби очакват да бъдат изследвани.

>>>Древна ДНК разкрива причината за по-голямата заболеваемост от множествена склероза в Европа

Екипът планира да провери дали е възможно подобни изключително стабилни връзки да са характерни и за други древни представители на микрофлората, чийто геном учените сега възстановяват. „Очакваме, че подобни изследвания ще допринесат за изясняване на сложната история на вирусите и тяхната роля в съвместното развитие с бактериални, животински и растителни гостоприемници.